Протокол визначенн адрес ARP

Фізичниа MAC-адреса і логічна IP-адреса необхідні комп'ютеру для обміну даними в ієрархічній мережі точно так само, як для відправки листа необхідне ім'я і адреса людини.

В локальній мережі Ethernet мережева інтерфейсна плата приймає кадр тільки в тому випадку, якщо він відправлений на MAC-адресу широкомовного розсилання або MAC-адресу мережевого адаптера.

При цьому більшість мережевих додатків знаходять сервери і клієнти тільки по логічній IP-адресі.

Що якщо у відправника є тільки логічна IP-адреса вузла призначення? Як вузол-відправник визначає MAC-адресу призначення яку потрібно помістити в кадр?

За допомогою IP-протоколу, який називається протоколом визначення адрес (ARP), можна визначити MAC-адресу будь-якого вузла з тієї ж локальної мережі.

При наявності IP-адреси вузла ARP визначає і зберігає MAC-адресу в локальній мережі в три етапи.

1. Вузол-відправник створює і відправляє кадр по MAC-адресу широкомовного розсилання. У кадрі знаходиться повідомлення з IP-адресою вузла призначення.

2. Кожен мережевий вузол отримує цей кадр і порівнює IP-адресу з повідомлення зі своєю. Вузол з відповідною IP-адресою посилає відправнику свою MAC-адресу.

3. Вузол-відправник отримує повідомлення і зберігає MAC-адресу і IP-адреса в таблиці ARP.

Коли MAC-адресу призначення виявляється в таблиці ARP відправника, з'являється можливість відправляти кадри прямо, минаючи запит ARP.

ARP-таблиця для перетворення адрес

Перетворення адрес виконується шляхом пошуку по таблиці. Ця таблиця називається ARP-таблицею, зберігається у пам'яті і містить рядки для кожного вузла мережі. В двох стовпчиках містятться IP- та Ethernet-адреси. Якщо потрібно перетворити IP-адресу в Ethernet-адресу, то відбувається пошук запису з відповідною IP-адресою. Нижче наведений приклад спрощеної ARP-таблиці.

ARP-таблиця необхідна тому, що IP-адреси та Ethernet-адреси вибираються незалежно, і немає жодного алгоритму для перетворення однієї в іншу. IP-адресу вибирає адміністратор мережі з урахуванням розташування машини у мережі Інтернет. Якщо машину переміщують в іншу частину мережі Інтернет, то її IP-адреса повинна бути змінена. Ethernet-адресу вибирає виробник мережного інтерфейсного обладнання з виділеного для нього згідно з ліцензією адресного простору. Якщо у машини змінюється мережний адаптер, то міняється і Ethernet-адреса.

Таблиця 5.1

ARP-таблиця

IP-адреса	Ethernet-адреса
223.1.2.1	08:00:39:00:2F:C3
223.1.2.2	08:00:5A:21:A7:22
223.1.2.3	08:00:10:99:AC:54

У ході звичайної роботи мережна програма відправляє прикладне повідомлення, користуючись транспортними послугами TCP. Модуль TCP посилає відповідне транспортне повідомлення через модуль IP. В результаті, складається IP-пакет, який має бути переданий драйверу Ethernet. IP-адреса місця призначення відома прикладній програмі, модулю TCP та модулю IP. Необхідно на її основі знайти Ethernet-адресу місця призначення. Для пошуку відповідної Ethernet-адреси використовується ARP-таблиця.

Запити та відповіді протоколу ARP

ARP-таблиця заповнюється автоматично модулем ARP по мірі необхідності. Коли за допомогою існуючої ARP-таблиці не вдається перетворити IP-адресу, то відбувається таке:

1. По мережі передається широкомовний ARP-запит.

2. Вихідний IP-пакет ставиться в чергу.

Кожний мережний адаптер приймає широкомовні передачі. Усі драйвери Ethernet перевіряють поле типу в прийнятому Ethernet-кадрі й передають ARP-пакети модулю ARP. ARP-запит можна інтерпретувати так: «Якщо ваша IP-адреса збігається із зазначеною, то повідомте мені вашу Ethernet-адресу». Пакет ARP-запиту виглядає так:

Таблиця 5.2

Приклад ARP-запиту

IP-адреса відправника	223.1.2.1
Ethernet-адреса відправника	08:00:5A:21:A7:22
Шукана IP-адреса	223.1.2.3
Шукана Ethernet-адреса	<порожньо>

Кожний модуль ARP перевіряє поле шуканої IP-адреси в отриманому ARP-пакеті і, якщо адреса збігається з його власною IP-адресою, то посилає відповідь прямо за Ethernet-адресою відправника запиту. Пакет з ARP-відповіддю виглядає приблизно так:

Таблиця 5.3

Приклад ARP-відповіді

IP-адреса відправника	223.1.2.3
Ethernet-адреса відправника	08:01:2A:2B:A7:21
IP-адреса автора запиту	223.1.2.1
Ethernet-адреса автора запиту	08:00:5A:21:A7:22

Цю відповідь одержує машина, що зробила ARP-запит. Драйвер цієї машини перевіряє поле типу в Ethernet-кадрі й передає ARP-пакет модулю ARP. Модуль ARP аналізує ARP-пакет і додає запис у свою ARP-таблицю. Якщо в мережі немає машини із шуканою IP-адресою, то ARP-відповіді не буде й не буде запису в ARP-таблиці. Протокол IP буде знищувати IP-пакети, що направляються по цій адресі. Протоколи верхнього рівня не можуть відрізнити випадок пошкодження мережі Ethernet від випадку відсутності машини із шуканим IP-адресою.